高二物理競賽 電磁波 課件

電磁波的波動(dòng)方程

16.1電磁波的產(chǎn)生

16.2電磁波的能量

16.3第16章電磁波主要內(nèi)容16.1電磁波的波動(dòng)方程積分方程微分方程量值關(guān)系16.1.1麥克斯韋方程組電場關(guān)系磁場關(guān)系16.1.2電磁波的波動(dòng)方程空間無電荷及電流時(shí)磁場與電場分析類似有因此可得由于對于一維電磁波有根據(jù)矢是分析某矢量A因此可得由于對于一維電磁波有電磁波16.2.1振蕩電偶極子+一對作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的正負(fù)電荷所形成的電偶極子偶極矩cos0pwtpp0w振幅角頻率振蕩偶極子輻射電磁波過程示意(步進(jìn)分解):+p~16.2電磁波的產(chǎn)生產(chǎn)生與傳播t0+EE電偶極子的某一對電力線+HEE兩電荷相遇,電力線閉合,產(chǎn)生渦旋電場并激發(fā)磁場.t4T+2TtHEHE振蕩電偶極子完成正半周的振蕩+HEHE34tTHEHE正負(fù)電荷反向相遇時(shí)新產(chǎn)生的渦旋電場繞向與t=T/4時(shí)的相反.+2T4tTHEHE變化的電場和變化的磁場相互激發(fā),相互感生,向外傳播.+4t0T兩電荷相對靠近,電力線相對向外擴(kuò)展.EE+34tT2T振蕩電偶極子進(jìn)行負(fù)半周的振蕩HEHE過程瀏覽+EE+EEHEEHH++EEt=0t=T/4過程瀏覽EEHH+EEHH++HHEEEEHHt=T/2t=3T/4振子的近場EH+~+~極軸在子午面(一系列包含極軸的平面)內(nèi).E在與赤道面平行的平面內(nèi).H振蕩電偶極子發(fā)射的電磁波EHOEEHHO+~rr+~振蕩電偶極子發(fā)射的電磁波在子午面(一系列包含極軸的平面)內(nèi).E在與赤道面平行的平面內(nèi).H傳播方向沿的方向.rEH與相互垂直.EH波場中任一點(diǎn)的+~+~極軸電磁波接收超高頻發(fā)射機(jī)發(fā)射天線接收天線E該接收天線與E平行時(shí),感生電動(dòng)勢.eilEdl的絕對值最大續(xù)上續(xù)7超高頻發(fā)射機(jī)發(fā)射天線H接收天線該接收天線(平面線圈)的法線與H平行時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢eidFdt的絕對值最大電磁波方程介質(zhì)me,EHrqu極軸P~波速P~cos0wtpp0w振幅角頻率E和H的波動(dòng)方程cosprE.mp0w24..sinqw()turHemcospr.p0w24..sinqw()tur波動(dòng)因子均與rw2成比例EHme實(shí)驗(yàn)和理論還證明,波速u1em方向性因子q02qp波幅為零波幅最大p,EOEH0電磁波的振幅ru介質(zhì)em,E.cosw()turE0HH0cosw()turEHr,,相互垂直,且EHr與同向.E與H同相位,且eEmH.真空中me1u000318ms,等于光速C.H16.3.1電磁波的性質(zhì)16.3.2電磁波的能量電磁波特性emEHem1u回憶相關(guān)概念電場能量密度we21eE2磁場能量密度wm21mH2波的能流Pwu波的能流密度APAwu波的平均能流密度(波強(qiáng))PwuIAuT10Twdt電磁場中某點(diǎn)某時(shí)刻的電場和磁場總能量密度wwewm+21eE2+mH2)(emEHu1EH)(Jm3單位時(shí)間垂直通過單位面積的電磁輻射能量能流密度.)(Jms2.1或Wm2()swuEHHs稱坡印廷矢量sE矢量式sEH電磁場中某點(diǎn)某時(shí)刻的電場和磁場總能量密度wwewm+21eE2+mH2)(emEHu1EH)(Jm316.3.2電磁波的能量將電場及磁場的波函數(shù)代入坡印亭矢量公式可得振蕩電偶極子在單位時(shí)間內(nèi)輻射的電磁波總能量稱為輻射功率,用P表示.振蕩電偶極子發(fā)出的是球面波,在半徑為r的球面上,振蕩電偶極子的輻射功率為由于在一個(gè)周期內(nèi)對時(shí)間的平均值是1/2,所以由上式可

得平均輻射功率為16.3.3電磁波譜波長:1041810610210101012101104102410m1041810610210101